【正文】 的工作條件、生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì)性原則，選取適合的材料、毛坯形式及熱處理方法。在齒輪設(shè)計(jì)的過程中，在齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，需全面考慮，其中齒輪的變?yōu)?，這是齒輪設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)，目的是為了齒輪正確的嚙合。 ．本章小結(jié) 本章主要進(jìn)行齒輪的設(shè)計(jì)。 淬火的目的是大幅度提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。 齒輪材料的選擇 變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與心部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。 3. 合理選擇材料配對(duì) 如對(duì)硬度 ≤ 350HBS 的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在 30～ 50HBS 左右。齒輪表面硬化的方法有：滲碳、氮化和表面淬火。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。 、毛 坯成型方法及熱處理和制造工藝。家用及辦公用的機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲或無噪聲、以及能再少潤滑貨物潤滑狀態(tài)下正常工作。 故對(duì)齒輪材料亦有不同的要求。 將上述有關(guān)參數(shù)代入式（ ），并將作用在變速器第一軸上的載荷 maxTe /2 作為計(jì)算載荷時(shí)，得出： 低 擋接觸應(yīng)力 M p aM p aj ??? ； 高 擋接觸應(yīng)力 M p aM p aj 1 3 0 9 0 ??? ； 對(duì)于滲碳齒輪變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 [ j? ]，一擋和倒擋 [ j? ]=1900~2021Mpa，常嚙合齒輪和高擋 [ j? ]=1300~1400Mpa。 110 .4 1 8 ( )j zbFEb? ???? （ ） 式中： j? —— 輪齒的接觸應(yīng)力（ Mpa）； F—— 齒面上的法向力（ N）， 1cos cosFF ???； 1F —— 圓周力（ N）， 1 2 gTF d? ； gT —— 計(jì)算載荷（ Nmm）； ? —— 斜齒輪螺旋角 （ ） ； K? —— 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 K? =； Z—— 齒數(shù)； nm —— 法向模數(shù)（ mm）； y—— 齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖中查得； cK —— 齒寬系數(shù)； K? —— 重合度影響系數(shù)， K? =。mm）； K? —— 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 K? =； fK —— 摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向不同，對(duì)彎曲應(yīng)力的 影響也不同：主動(dòng)齒輪 fK =，從動(dòng)齒輪 fK =； cK —— 齒寬系數(shù)； y—— 齒形系數(shù)。通常是靠近節(jié)圓根部齒面點(diǎn)蝕較靠近節(jié)圓頂部齒面處的點(diǎn)蝕嚴(yán)重；主動(dòng)小齒輪較被動(dòng)大齒輪嚴(yán)重 ??6 。 齒面點(diǎn)蝕是常用的高擋齒輪齒面接觸疲勞的破壞形式。 齒輪工作時(shí)，一對(duì)相互嚙合，齒面相互擠壓 ，這是存在齒面細(xì)小裂縫中的潤滑油 13 油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點(diǎn)蝕。前者在 分動(dòng)器 中出現(xiàn)的極少，而后者出現(xiàn)的多些 [3]。 分動(dòng)器 抵擋小齒輪由于載荷大而齒數(shù)少，齒根較弱，其主要破壞形式就是這種彎曲疲勞斷裂。 當(dāng) 輪齒受到足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒 在重復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。 表 高 擋齒輪基本參數(shù) 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 1 當(dāng)量齒數(shù) c os 333 ?? ?zz n c os 344 ?? ?zz n 2 分度圓直徑 33 zmd t? = ?? zmd t mm 3 齒頂高 ?? ? nana mhh 3 3mm ?? ? nana mhh 4 3mm 4 齒根高 ??? ?? nnanf mchh )(3 ??? ? nnanf mchh )( 5 全齒高 ??? 333 fa hhh 444 fa hhh ?? = 6 齒頂圓直徑 333 2 aa hdd ?? = 444 2 aa hdd ?? = 7 齒根圓直徑 333 2 ff hdd ?? = 444 2 ff hdd ?? = 齒輪 強(qiáng)度計(jì)算 齒輪損壞的原因和形式 齒輪在嚙合過程中，輪齒根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，過渡轉(zhuǎn)角處又有應(yīng)力集中，故當(dāng)齒輪受到足夠大的載荷作用，其根部的彎曲應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時(shí)，輪齒就會(huì)斷裂。 表 低 擋齒輪基本參數(shù) 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 1 當(dāng)量齒數(shù) os 311 ?? ?zZ n os 322 ?? ?zZ n 2 分度圓直徑 ??11 zmd t ?? zmd t mm 3 齒頂高 2/)(111 ddh aa ?? = ??? 2/)( 222 ddh aa 4 齒根高 ?1fh 2/)( 11 fdd ? = 2/)( 222 ff ddh ?? = 5 全齒高 111 ??? fa hhh mm ??? 222 fa hhh 6 齒頂圓直徑 ttata myxhzd )222( 111 ????? ? = ttata myxhzd )222( 222 ????? ? = 7 齒根圓直徑 tttatf mxchzd )222( 111 ???? ?? = tttatf mxchzd )222( 222 ???? ?? = 注 1：端面齒頂高系數(shù) o s ?? ?? ?anat hh 12 注 2： 徑向間隙系數(shù) 2 3 o s ?? ?? ?nt cc 。21 （ ） =???? ?? a n2 )(42 invinv = 故 ?tx ， 2tx = ?? = ? 端面中心距變動(dòng)系數(shù)tt mAAy 0?? 其中 端面模數(shù) 20c os 3c os ???? ?mm t， 得 ??ty （ ） 端面齒頂高變動(dòng) 系數(shù) ???????? tyxxy 兩齒輪分度圓仍相切，節(jié)圓與分度圓重合。t? 。 端面嚙合角tt AA ?? coscos 039。由于角度變位可獲得良好的嚙合 11 性能及 傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用得較多。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。 變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。 （ 1）確定 低 擋齒輪的齒數(shù) 由于 低 擋采用斜齒輪傳動(dòng) ， 所以齒數(shù)和 2 cosh nAZ m ?? = 423 20c os662 ??? ? 取 1z =13 2z =29 （ 2）對(duì)中心距進(jìn)行修正 由于在 計(jì)算齒 數(shù) 和 hZ 后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的hZ 重新計(jì)算中心距 A 作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。 10 各檔 齒輪齒數(shù)的分配 在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。 直齒輪取 ～kc? ，斜齒 輪取 ～kc? 。但齒輪受載后，由于齒向誤差及軸的撓度變形等原因，沿齒寬方向受力不均勻，因而齒寬不宜太大。 齒寬 b 齒寬的選擇既要 保證分動(dòng)器 的質(zhì)量小，軸向尺寸緊湊，又要保證輪齒的強(qiáng)度及工作平穩(wěn)性的要求 。 ~25176。分動(dòng)器 斜 齒輪的螺旋角的選擇可參考 乘用車 變速器齒輪 螺旋角的選擇 。 為宜；而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角，以 15176。不過當(dāng)螺旋角大于 30176。 選取斜 齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意它對(duì)齒輪工作噪 聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。對(duì)于商用車，應(yīng)盡量選取大些的壓力角，這樣可以提高齒輪承載能力。 壓力角 ? 及 螺旋角 ? 理論上講，對(duì)于乘用車為加大重合度降低噪聲，應(yīng)盡量選取小些的壓力角。其取值范圍是：乘用車和總質(zhì)量 am 在 ～ 的貨車為 ～ ；總質(zhì)量 am 大于 的貨車為 ～ 。 齒輪的 參數(shù) 模數(shù) m 齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并 且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。并且要考慮到齒輪在分動(dòng)器中的位置安排?；緟?shù) 的確定有 便于其他零部件的設(shè)計(jì)選用，為下一步的設(shè)計(jì)計(jì)算奠定基礎(chǔ)。 本章小結(jié) 本章主要 按照獅跑轎車 分動(dòng)器的要求 ，初步 確定了齒輪的形式并通過結(jié)構(gòu)確定了傳動(dòng)的形式 。m； i低 —— 分動(dòng)器低 擋傳動(dòng)比， ； g? —— 變速器傳動(dòng)效率，取 98%。 m inm in 0 10 .3 7 7ranri v i i?? ??低 = 27 ?? ?? = 按等比級(jí)數(shù)： ??? 低高 ii 分動(dòng)器 中心距的確定 因?yàn)?分動(dòng)器的設(shè)計(jì) 類比于變速器 的設(shè)計(jì) 。 TeriT rGi ??0max21? ?? ????i ? 綜上所述， 1 ?? i 本設(shè)計(jì)中，取 1 ? 。 TriTe rmgi ??0maxmax1 ? 1 ?? ????i = 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件 max 1 02TrTe i i Gr ? ?? ，求得 變速器一擋傳動(dòng)比為： 21 max 0rTGri Te i? ?? （ ） 式中： 2G —— 汽車滿載靜止于水平路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷 ； ? —— 道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 ? =~，故選 ? 為 ； r —— 驅(qū)動(dòng)車輪滾動(dòng)半徑， ； maxeT —— 傳遞 最大轉(zhuǎn)矩， 184N 故有： m a x 1 0m a x m a x m a x( c o s si n )eTrT i i m g f m gr ? ? ? ?? ? ?，則由最大爬坡度要求的變速器一擋傳動(dòng)比為 [1]： max1 max 0 rTmg ri Te i? ?? （ ）式中： m—— 汽車 整備質(zhì)量 ， 1481kg； g— — 重力加速度， ； max? —— 道路最大阻力系數(shù)， 為 一般瀝青或混凝土路面滾動(dòng)阻力系數(shù) f 和 最大爬坡度 0030i? ，所以 max? 為 ； r —— 驅(qū)動(dòng)車輪滾動(dòng)半徑， ； maxTe —— 傳遞 最大轉(zhuǎn)矩， 184N 分動(dòng)器 基本參數(shù)的確定 傳動(dòng)比的確定 滾動(dòng)阻力系數(shù)： 20 (1 194 40)af f u?? （ ）式中 ： 0f —— 良好瀝青或混凝土路面為 au —— 最高車速 20 (1 194 40)af f u?? = )1 9 4 4 0/1 7 11(0 1 2? = 車輪半徑： %60235 ??????rrmm （ ） 根據(jù) ： m a x m a x ra gnru ii?? ? （ ） 式 中： maxau —— 最高車速 171km/h； n —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率下的轉(zhuǎn)速 6000r/min； maxgi —— 變速器最高擋傳動(dòng)比 ； 0i —— 變速器主減速比。 其功用是將變速器輸出的動(dòng)力分配到各驅(qū)動(dòng)橋。 分動(dòng)器 中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪 。 表 基本設(shè)計(jì) 參數(shù) 項(xiàng) 目 參 數(shù) 最高時(shí)速 171km/h 輪胎型號(hào) 235/60 R16 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) G4GC 最大扭矩 184nm/4500r 最大功率 105kw/6000r 最高轉(zhuǎn)速 6000r/min 整車整備質(zhì)量 1481kg 總質(zhì)量 2020kg 最小輸入轉(zhuǎn)速 900r/min 最小穩(wěn)定 車速 4km/h 長 /寬 /高尺寸 4350/1840/1730mm 5 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 齒輪形式 齒輪 分為 直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。 分動(dòng)器的主要參數(shù)（中心距、齒輪模數(shù)、軸徑等）選擇可按照變速器的參數(shù)選擇計(jì)算公式進(jìn)行。 由于現(xiàn)代車輛發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩比較大，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍可輸出較大的轉(zhuǎn)矩，加上變速箱的傳動(dòng)比變化范圍較大，能夠很好地滿足車輛的使用要求， 因此，依據(jù)越野車的的主要技術(shù)指標(biāo)、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速和車輛行駛條件，來確定 分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式的選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)的選取及各